Controle Tecnológico de obras de Terraplenagem

16 de julho de 2021

TERRAPLENAGEM

A engenharia projeta, executa e testa. Assim como em obras de concreto, onde são testados corpos de prova (CPs) avaliando sua resistência, conferindo se as especificações técnicas foram executadas corretamente, nas obras de terraplenagem tal controle também deve ocorrer.

Segundo Ricardo e Catalani (2007) é possível afirmar que toda a obra de engenharia civil, em algum momento, deverá passar por trabalhos de terraplenagem. Pode-se definir a terraplenagem como o processo para a remoção de excessos de terras para o local onde esteja em falta, conforme figura 01, e a compactação dos solos, que é uma etapa do processo de terraplenagem, de uma área para o apropriado ajuste do greide, na figura 02 pode-se observar a compactação do solo, com uso do rolo tipo pé de carneiro.

 

 

As obras de aterros e terraplenagem estão presentes em diversos setores, sejam eles em obras de edificações comerciais ou residenciais, pavimentação de estradas, taludes e contenção de encostas. O controle tecnológico deve ser realizado como instrumento de aferição dos parâmetros pré-definidos em projeto, garantindo qualidade às obras.

CONTROLE TECNOLÓGICO

A engenharia geotécnica, no intuito de garantir determinado nível de qualidade nas execuções das obras de terraplenagem, sobretudo na compactação dos solos, estabeleceu a partir das normas supracitadas critérios e metodologias técnicas para a realização do CT. Acordando com estas o CT da compactação deve avaliar in loco o teor de umidade e a densidade do material, conforme figura 03, onde demonstra-se o técnico no local realizando os ensaios. A determinação da umidade pode ser realizada pelos métodos da frigideira, speedy ou estufa, sendo o último o mais preciso; e para a determinação do peso específico pelo método do cone de areia, balão dessimétrico, tubo shelby ou medidor nuclear. O método de Hilf controla simultaneamente o desvio de umidade e a densidade aparente.

Segundo Ricardo e Catalani (2007), hoje em dia em função da variabilidade nos métodos, equipamentos e materiais de terraplenagem os projetos geotécnicos não especificam exatamente o número de fechas[1], a velocidade e o peso do rolo ou a espessura da camada. Os projetos devem apresentar o grau de compactação (GC) requerido e os respectivos desvios possíveis para a umidade ótima. O CT, tanto da execução como da fiscalização, deve atingir essas determinadas faixas para a garantia de qualidade dos trabalhos, homogeneização da densidade e otimização operacional e financeira da execução da obra, pois as compactações realizadas na umidade ótima, usualmente, requerem um menor número de fechas para atingir o GC requerido. Ricardo e Catalani (2007) apresentam uma equação para o cálculo do GC, presente na equação 01, já no quadro 01 apresentam-se os GC dos projetos por finalidade.

GC = (Ys/Ysmax)*100         01

Onde:

GC = Grau de compactação (%);

Ys = Peso específico aparente seco máximo de campo (kN/m³);

Ysmax = Peso específico aparente seco máximo determinado em laboratório (kN/m³).

Segundo ABNT NBR 5681:2015 o controle tecnológico dos aterros deve ser aplicado obrigatoriamente em casos, como em aterros com alturas superiores a 1,0 metro; aterros com volumes superiores a 1.000,0 m³ e aterros que requerem suporte na fundação, assim como pavimentos e estruturas de contenção.

Obras que envolvam terraplenagem e aterros que estejam sem projeto ou em desacordo com os mesmos, podem acarretar diversos problemas, por exemplo: recalques, erosões em encostas e taludes, vazamentos hidráulicos e sanitários, dentre outros.

Os ensaios geotécnicos de controle tecnológico dos serviços de aterros e terraplenagem, são realizados tanto em laboratório quanto em campo. Em laboratório determinam-se os parâmetros de umidade, peso específico natural, tamanho dos grãos (granulometria), limites de liquidez e plasticidade, curva de compactação, coeficiente de permeabilidade, CBR e demais ensaios pertinentes a cada tipologia de obra. Em campo, os ensaios realizados são justamente para constatar se os parâmetros definidos em laboratório estão sendo aplicados de maneira correta. Os ensaios mais comuns a serem feitos em campo são penetrômetro sul africano (DCP), cilindro de cravação, frasco de areia, umidade com método speedy, coleta de amostras deformadas para conferência do tipo de solo, granulometria e limites de Atterberg.

São requisitos legais aplicáveis às obras de terraplenagem convencionais e no Brasil, as Normas estabelecidas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) e pelo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER), as quais contemplam respectivamente o disposto nos quadros 02 e 03. 

As normas DNER são mais voltadas às técnicas de pavimentação, mas possuem igual relevância em sua aplicabilidade às da ABNT. Essas normas apresentam critérios técnicos a serem seguidos nos trabalhos de terraplenagem, como caracterização e ensaios de Proctor por batelada de material, onde que cabe salientar algumas definições:

• Praça de compactação: área determinada em planta para a intercalação das atividades de terraplenagem de uma obra. Com a obra dividida em praças enquanto se realiza o espalhamento em uma praça, compacta-se outra e testa-se outra, assim sucessivamente;

• Camada de compactação: os trabalhos de compactação devem ser realizados de baixo para cima, de maneira que as camadas de solo compactado vão sendo controladas e quando aprovadas ficam sotopostas. A camada de compactação é a espessura de material a ser espalhada, compactada e controlada na praça;

• Fecha: Segundo Ricardo e Catalani (2007), as primeiras passadas do rolo compactador sobre a camada fofa são as que agregam maior compactação ao material, a velocidade do rolo, espessura da camada e número de fechas determinam a qualidade e produção dos trabalhos de compactação. O rolo compactador passa uma vez na ida e outra vez na volta sobre a camada fofa configurando uma fecha;

• Categoria dos Materiais: para a engenharia civil materiais de terraplenagem, em função das diferenças técnicas para a movimentação de solos e rochas, são distinguidos em categorias, a saber: Materiais de 1ª categoria são facilmente escaváveis com equipamento de terraplenagem convencionais; de 2ª categoria são dificilmente escaváveis com equipamento de terraplenagem convencional, sendo estes escarificáveis; e materiais de 3ª categoria não são escaváveis com equipamento convencional de terraplenagem havendo a necessidade de desmonte por explosivos.

O Controle Tecnológico (CT) é realizado por camada, por praça de compactação visando garantir a qualidade da obra. Segundo Fortes e Merighi (2004), o CT trata da amostragem dos serviços em execução e da aplicação de ensaios para verificação das diversas fases dos trabalhos de execução, desde a seleção dos materiais, misturas ou aplicação, até fases posteriores.

COMPACTAÇÃO

Um dos principais ensaios aferidos no controle tecnológico é o ensaio de compactação. A compactação dos solos foi estudada e desenvolvida pelo engenheiro Ralph Proctor em meados de 1930, do qual ele concluiu que a compactação está diretamente correlacionada ao teor de umidade, peso específico e tipo de solo, juntamente com a energia de aplicação, ou seja, a intensidade com que o solo é compactado.

Para Caputo (2015) a compactação de um solo é o processo que visa a redução do seu volume de vazios e consequente aumento de resistência. O autor afirma que, a compactação não melhora apenas a resistência, mas também aspectos como permeabilidade, compressibilidade e absorção de água, e ressalta a diferença entre compactação e adensamento, definindo que a compactação é a expulsão do ar presente nos vazios do solo; adensamento por sua vez é a expulsão da água.

Sob a ótica processual a compactação é uma das etapas do aterro e pode ser considerada uma das mais importantes da terraplenagem, pois é ela responsável por garantir um adensamento uniforme em todo o maciço de terra, onde falhas cometidas podem resultar em escorregamentos, processos erosivos e recalques excessivos gerando retrabalho. A compactação ainda depende de fatores inexoráveis naturais como variações imprevistas do material nas jazidas e pluviometria. Esses fatores acabam agregando bastante responsabilidade ao trabalho de compactação executado, dadas as proporções financeiras de uma obra de terraplenagem (RICARDO e CATALANI, 2007).

FRASCO DE AREIA

A norma ABNT NBR 7185:2016 – Solo – Determinação da massa específica aparente, in situ, com emprego do frasco de areia; específica a metodologia para realização do ensaio. O equipamento empregado no ensaio é um frasco preferivelmente de plástico com cone de metal na abertura superior; o frasco é preenchido com areia normal e bandeja com orifício e rebaixo para encaixe do cone do frasco de areia. A figura 04 apresenta o frasco de areia montado em campo. 

No local realizado a compactação, deve ser escavado um círculo do diâmetro do orifício da bandeja (utilizando-a como molde) e escavando cerca de 15 cm de profundidade. O solo coletado in loco deve ser pesado e reservado para posterior obtenção de umidade em estufa. Na cavidade escavada e com auxílio da bandeja é despejado a areia contida no frasco.

Possuindo o peso do frasco de areia antes e após a abertura do mesmo na cavidade e o valor da massa específica da areia é possível se obter o valor do peso específico aparente do solo ali extraído.

CILINDRO DE CRAVAÇÃO

A norma ABNT NBR 9813:2016 – Solo – Determinação da massa específica aparente in situ, com emprego de cilindro de cravação, apresenta a metodologia para realização do ensaio, sendo que este é empregado in loco com o mesmo objetivo do ensaio de frasco de areia, determinar o peso específico aparente do solo ali contido.

A metodologia do cilindro de cravação deve ser empregada em obras que utilizam solos finos; como a cravação do cilindro ocorre por meio da pressão exercida pelo soquete, o solo não pode conter material granular, o que impediria o avanço da sua cravação. A figura 05 e a figura 06 mostra o cilindro cravado e o solo em sua volta removido, deixando pronto para sua extração.

 

 

Após a extração do cilindro cravado no solo, pesa-se o conjunto cilindro mais solo, desconta-se o peso do cilindro, e de forma direta se obtém o peso específico aparente. Utiliza-se uma pequena quantidade do solo extraído para determinação da umidade.

REFERÊNCIAS

[1] ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR  5681: Controle tecnológico da execução de aterros em obras de edificações. Rio de Janeiro, 2015.

[2] ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR  7185: Solo – Determinação da massa específica aparente, in situ, com emprego do frasco de areia. Rio de Janeiro, 2016.

[3] ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR  9813: Solo – Determinação da massa específica aparente in situ, com emprego de cilindro de cravação. Rio de Janeiro, 2016.

[4] CAPUTO, H.P. Mecânica dos solos e suas aplicações. Volume 1: Fundamentos. 7ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2015.

 [5] RICARDO, G.; CATALANI, H. de S. Manual prático de escavação – terraplenagem e escavação de rocha. PINI, São Paulo - SP, 2007.

 

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